DE102009053568A1 - Guide profile and linear motor drive device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Führungsprofil (10) für einen Linearantrieb, wobei sich das Führungsprofil entlang einer Längsachse (12) erstreckt, mit einem aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellten Mantelelement, welches eine Außenseite des Führungsprofils bildet und mit einer Innenseite einen Hohlraum begrenzt, und mit mindestens einer aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellten Verstärkungsstruktur, welche in dem Hohlraum angeordnet ist, wobei die Verstärkungsstruktur mit voneinander abgewandten Außenflächen an einander gegenüberliegenden Innenflächen der Innenseite des Mantelelements anliegt.The invention relates to a guide profile (10) for a linear drive, wherein the guide profile extends along a longitudinal axis (12), with a jacket element made of a fiber-reinforced plastic, which forms an outer side of the guide profile and defines a cavity with an inner side, and with at least a reinforcing structure made of a fiber-reinforced plastic, which is arranged in the cavity, wherein the reinforcing structure rests with mutually remote outer surfaces on opposite inner surfaces of the inner side of the jacket member.
Description
Die Erfindung betrifft ein Führungsprofil für einen Linearantrieb, wobei sich das Führungsprofil entlang einer Längsachse erstreckt, mit einem aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellten Mantelelement, welches eine Außenseite des Führungsprofils bildet und mit einer Innenseite einen Hohlraum begrenzt, und mit mindestens einer aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellten Verstärkungsstruktur, welche in dem Hohlraum angeordnet ist.The invention relates to a guide profile for a linear drive, wherein the guide profile extends along a longitudinal axis, with a jacket made of a fiber-reinforced plastic, which forms an outer side of the guide profile and bounded with an inner side a cavity, and at least one made of a fiber-reinforced plastic Reinforcement structure, which is arranged in the cavity.
Ein solches Führungsprofil ist aus der
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Führungsprofil der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass es möglichst leicht und gleichzeitig formstabil ist.On this basis, the present invention seeks to improve a guide profile of the type mentioned so that it is as light as possible and at the same time dimensionally stable.
Diese Aufgabe wird bei einem Führungsprofil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Verstärkungsstruktur mit voneinander abgewandten Außenflächen an einander gegenüberliegenden Innenflächen der Innenseite des Mantelelements anliegt.This object is achieved according to the invention in a guide profile of the type mentioned in the introduction that the reinforcing structure rests with mutually remote outer surfaces on opposite inner surfaces of the inside of the jacket member.
Hierbei sind die Abmessungen des Hohlraums und die Abmessungen der Verstärkungsstruktur so aufeinander abgestimmt, dass die Verstärkungsstruktur mit voneinander abgewandten Außenflächen an einander gegenüberliegenden Innenflächen der Innenseite des Mantelelements anliegt. Hierdurch kann ein Führungsprofil mit einem besonders hohen Flächenträgheitsmoment bereitgestellt werden, welches leicht ist und eine sehr gute Formstabilität aufweist. Dies gilt insbesondere, wenn das Mantelelement und/oder die Verstärkungsstruktur aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) hergestellt sind.Here, the dimensions of the cavity and the dimensions of the reinforcing structure are coordinated so that the reinforcing structure rests with mutually remote outer surfaces on opposite inner surfaces of the inner side of the jacket member. In this way, a guide profile can be provided with a particularly high area moment of inertia, which is light and has a very good dimensional stability. This applies in particular if the jacket element and / or the reinforcing structure are made of a carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
Darüber hinaus ermöglicht es das erfindungsgemäße Führungsprofil, die Verstärkungsstruktur besonders einfach in dem Hohlraum des Mantelelements zu positionieren. Durch die Anlage der Außenflächen der Verstärkungsstruktur an den Innenflächen des Mantelelements ist die Position und Lage der Verstärkungsstruktur innerhalb des Mantelelements vordefiniert. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Herstellbarkeit des Führungsprofils.In addition, the guide profile according to the invention makes it possible to position the reinforcing structure particularly easily in the cavity of the jacket element. By placing the outer surfaces of the reinforcing structure on the inner surfaces of the sheath member, the position and position of the reinforcing structure within the sheath member is predefined. This results in a particularly simple manufacturability of the guide profile.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Verstärkungsstruktur Teilhohlräume aufweist, welche sich parallel zu der Längsachse des Führungsprofils erstrecken. Hierdurch kann eine stabile Struktur geschaffen werden, welche es außerdem ermöglicht, die Teilhohlräume zur Anordnung weiterer Bauteile oder versteifender Materialien zu nutzen.It is particularly preferred if the reinforcing structure has partial cavities which extend parallel to the longitudinal axis of the guide profile. In this way, a stable structure can be created, which also makes it possible to use the partial cavities for the arrangement of other components or stiffening materials.
So ist es bevorzugt, wenn zumindest eine Teilmenge der Teilhohlräume mit einem Schaummaterial gefüllt ist. Hierdurch kann die Biegesteifigkeit des Führungsprofils weiter verbessert werden, insbesondere wenn es sich bei dem Schaummaterial um einen Metallschaum handelt, beispielsweise aus Aluminium.Thus, it is preferred if at least a subset of the partial cavities is filled with a foam material. As a result, the flexural rigidity of the guide profile can be further improved, in particular if the foam material is a metal foam, for example aluminum.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Verstärkungsstruktur fachwerkartig ausgebildet, so dass eine Erhöhung des Flächenträgheitsmoments in zueinander senkrechten Richtungen erreicht werden kann.According to a development of the invention, the reinforcing structure is formed like a truss, so that an increase of the area moment of inertia in mutually perpendicular directions can be achieved.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Verstärkungsstruktur eine Mehrzahl von aneinander anliegenden Verstärkungselementen umfasst. Dies ermöglicht die Herstellung einer besonders einfach aufgebauten Verstärkungsstruktur, welche sich modulartig aus mehreren Verstärkungselementen zusammensetzt.It is particularly preferred if the reinforcing structure comprises a plurality of adjoining reinforcing elements. This makes it possible to produce a reinforcing structure which has a particularly simple structure and which is composed in a modular manner of a plurality of reinforcing elements.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Verstärkungselemente identische oder zumindest annähernd identische Abmessungen aufweisen, wodurch eine schnelle, einfache und wirtschaftliche Fertigung des Führungsprofils ermöglicht wird.It is particularly preferred if the reinforcing elements have identical or at least approximately identical dimensions, whereby a fast, simple and economical production of the guide profile is made possible.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Verstärkungselemente als Hohlprofile ausgebildet. Diese Hohlprofile bilden die Teilhohlräume der Verstärkungsstruktur und können, wie vorstehend geschrieben, zur Anordnung weiterer Bauteile dienen oder mit einem Füllmaterial ausgefüllt sein.According to one embodiment of the invention, the reinforcing elements are designed as hollow profiles. These hollow profiles form the partial cavities of the reinforcing structure and can, as described above, serve for the arrangement of further components or be filled with a filling material.
Bevorzugt ist es, wenn die Verstärkungselemente im Querschnitt mehreckig sind und zumindest einen ebenen Wandabschnitt aufweisen. Beispielsweise sind viereckige Verstärkungselemente vorgesehen, welche vier zueinander winklig angeordnete Wandabschnitte aufweisen. Ein ebener Wandabschnitt dient als Anlagefläche für den ebenen Wandabschnitt eines weiteren Verstärkungselements und/oder zur Anlage an einer der Innenflächen des Mantelelements.It is preferred if the reinforcing elements are polygonal in cross-section and have at least one flat wall section. For example, quadrangular reinforcing elements are provided which have four mutually angularly arranged wall sections. A planar wall section serves as a contact surface for the planar wall section of a further reinforcing element and / or for bearing against one of the inner surfaces of the jacket element.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass, bezogen auf die Längsachse des Führungsprofils, an zumindest einem Ende des Führungsprofils ein Abschlusselement angeordnet ist. Das Abschlusselement dient beispielsweise dazu, den Hohlraum des Mantelelements stirnseitig zu verschließen und/oder dazu, im Bereich eines Endes des Führungsprofils weitere Bauteile anordnen zu können.In a further embodiment of the invention it is provided that, based on the longitudinal axis of the guide profile, a closing element is arranged on at least one end of the guide profile. The closing element serves, for example, to close the cavity of the jacket element on the front side and / or to do so in the region of a End of the guide profile to order more components.
Um ein Abschlusselement mit dem Führungsprofil zu verbinden, wird eine Verbindungseinrichtung vorgeschlagen, die mindestens ein erstes Verbindungselement aufweist, welches mit dem Abschlusselement zusammenwirkt und sich parallel oder zumindest annähernd parallel zu der Längsachse des Führungsprofils erstreckt, und mindestens ein mit dem ersten Verbindungselement verbundenes zweites Verbindungselement aufweist, welches sich quer zu der Längsachse des Führungsprofils erstreckt und das Führungsprofil zumindest abschnittsweise durchsetzt. Auf diese Weise können Kräfte, die in Längsrichtung des Führungsprofils auf das Abschlusselement wirken, über die ersten Verbindungselemente in die zweiten Verbindungselemente eingeleitet werden, welche ihrerseits auf die Struktur des Profilelements, also auf das Mantelelement und/oder auf die Verstärkungsstruktur, übertragen werden. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Fixierung des Abschlusselements an dem Führungsprofil.In order to connect a closing element to the guide profile, a connecting device is proposed which has at least one first connecting element, which cooperates with the closing element and extends parallel or at least approximately parallel to the longitudinal axis of the guide profile, and at least one second connecting element connected to the first connecting element which extends transversely to the longitudinal axis of the guide profile and passes through the guide profile at least in sections. In this way, forces acting on the terminating element in the longitudinal direction of the guide profile can be introduced via the first connecting elements into the second connecting elements, which in turn are transferred to the structure of the profile element, ie to the jacket element and / or to the reinforcing structure. This allows a particularly reliable fixation of the closing element on the guide profile.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Abschlusselement eine parallel oder zumindest annähernd parallel zur Längsachse des Führungsprofils wirksame Stoßdämpfereinrichtung fixiert ist. Diese ermöglicht es, einen an dem Führungsprofil geführten Schlitten am Ende einer Bewegungsbahn abbremsen zu können. In Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Verbindungseinrichtung können die durch das Abbremsen des Schlittens erzeugten Kräfte besonders gut in das Führungsprofil eingeleitet werden.In a further embodiment of the invention it is provided that a parallel or at least approximately parallel to the longitudinal axis of the guide profile effective shock absorber device is fixed to the end element. This makes it possible to decelerate a slide guided on the guide profile at the end of a movement path. In conjunction with the connection device described above, the forces generated by the braking of the carriage can be introduced particularly well into the guide profile.
Das erfindungsgemäße Führungsprofil eignet sich für Linearantriebe unterschiedlichster Bauarten, beispielsweise pneumatische und/oder hydraulische Linearantriebe. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist es jedoch vorgesehen, dass das Führungsprofil mit einem Primärteil oder einem Sekundärteil einer Linearmotorantriebseinrichtung verbunden ist, so dass diese infolge des niedrigen Gewichts und der hohen Formstabilität des Führungsprofils besonders leistungsfähig ist.The guide profile according to the invention is suitable for linear drives of various designs, for example pneumatic and / or hydraulic linear drives. In a preferred embodiment, however, it is provided that the guide profile is connected to a primary part or a secondary part of a linear motor drive device, so that this is particularly efficient due to the low weight and high dimensional stability of the guide profile.
Die Erfindung betrifft ferner eine Linearmotorantriebseinrichtung, umfassend ein vorstehend beschriebenes Führungsprofil, einen Primärteil und einen Sekundärteil, wobei der Primärteil oder der Sekundärteil mit dem Führungsprofil verbunden ist.The invention further relates to a linear motor drive device, comprising a guide profile described above, a primary part and a secondary part, wherein the primary part or the secondary part is connected to the guide profile.
Vorteile und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Linearmotorantriebseinrichtung sind zum Teil bereits vorstehend im Zusammenhang mit den Vorteilen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Führungsprofils erläutert worden. Daher wird im Folgenden lediglich auf jene Vorteile und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Linearmotorantriebseinrichtung eingegangen, welche nicht bereits vorstehend im Zusammenhang mit den Vorteilen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Führungsprofils erläutert worden sind.Advantages and embodiments of the linear motor drive device according to the invention have in part already been explained above in connection with the advantages and refinements of the guide profile according to the invention. Therefore, in the following only those advantages and embodiments of the linear motor drive device according to the invention will be discussed, which have not already been explained above in connection with the advantages and embodiments of the guide profile according to the invention.
Insbesondere umfasst die Linearmotorantriebseinrichtung einen an dem Führungsprofil geführten Schlitten, der zur Anordnung des Sekundärteils oder des Primärteils dient, welcher mit dem Primärteil bzw. dem Sekundärteil zusammenwirkt, der mit dem Führungsprofil verbunden ist.In particular, the linear motor drive device comprises a guided on the guide profile slide, which serves to arrange the secondary part or the primary part, which cooperates with the primary part or the secondary part, which is connected to the guide profile.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schlitten einen aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellten Schlittenkörper umfasst. Insbesondere handelt es sich beim dem faserverstärkten Kunststoff um einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff. Dieses Material ermöglicht die Herstellung eines besonders leichten und dabei verwindungssteifen Schlittens, welcher sich mit niedrigen Antriebskräften beschleunigen und abbremsen lässt.In a preferred embodiment it is provided that the carriage comprises a slide body made of a fiber-reinforced plastic. In particular, the fiber reinforced plastic is a carbon fiber reinforced plastic. This material allows the production of a particularly lightweight and torsion-resistant carriage, which accelerates and decelerates with low driving forces.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Linearmotorantriebseinrichtung ist vorgesehen, dass das Führungsprofil zumindest entlang eines Teils seiner Erstreckung entlang der Längsachse von einem quer zu der Längsachse wirksamen Abstützelement abgestützt ist. Auf diese Weise wird ein Verbund aus Abstützelement und Führungsprofil erzeugt, welches besonders biegesteif ist.According to a further embodiment of the linear motor drive device, it is provided that the guide profile is supported along at least part of its extension along the longitudinal axis by a support element acting transversely to the longitudinal axis. In this way, a composite of support element and guide profile is generated, which is particularly resistant to bending.
Alternativ hierzu ist das Führungsprofil freitragend angeordnet, was insbesondere bei Verwendung eines Schlittens vorteilhaft ist, welcher das Führungsprofil ringförmig umschließt.Alternatively, the guide profile is arranged cantilevered, which is particularly advantageous when using a carriage which surrounds the guide profile annular.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of preferred embodiments.
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
Eine Ausführungsform eines Führungsprofils ist in
Das Führungsprofil
Das Mantelelement
An der Außenseite des Mantelelements
Die Innenseite
Die in dem Hohlraum
Ferner umfasst die Verstärkungsstruktur
Die Verstärkungsstruktur
Die Verstärkungsstruktur
Jedes der Verstärkungselemente
Vorzugsweise sind die Teilhohlräume
Beispielsweise sind die Verstärkungselemente
Ferner umfasst das Führungsprofil
In den
Bei der Verstärkungsstruktur gemäß
Bei der in
Bei der in
In
Der Schlittenkörper
Durch eine Bestromung des Primärteils
An den Enden
Bei der in
Bei dem in
In
Zur Verbindung des Abschlusselements
Die Verbindungseinrichtung
Die Abschlusselemente
Falls es, beispielsweise für die Wartung des Schlittens
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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